이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전 척 및 정전 척용 단자부 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the electrostatic chuck and the terminal portion for the electrostatic chuck and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown in an enlarged scale than actual for clarity of the invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척의 구성을 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시되는 바와 같이, 정전 척(200)은 베이스 기재로서의 바디부(201), 바디부(201) 상에 형성되며 기판과 같은 가공 대상체(미도시)을 고정시켜 유지하며 내부에 매립되어 정전기력을 발생시키는 전극층(203)을 구비하는 기저부(base plate, 202), 외부 전원으로부터 인가되는 고전압을 전극층(203)에 전달하는 단자(204) 및 단자(204)의 외부를 감싸는 절연 부재(205)를 포함하는 단자부 및 상기 바디부(201)와 절연 부재(205)의 경계면 중 적어도 일부 영역과 기저부(202)와 절연 부재(205)의 경계면에 배치되는 제1 버퍼층(206a) 및 기저부(202)와 절연 부재(205)의 경계면을 포함하는 영역에 형성되는 제2 버퍼층(206b)을 포함한다. As shown in FIG. 2, the electrostatic chuck 200 is formed on the body portion 201 and the body portion 201 as a base substrate and is embedded therein while fixing and maintaining a processing object (not shown) such as a substrate. A base plate 202 having an electrode layer 203 for generating an electrostatic force, a terminal 204 for transmitting a high voltage applied from an external power source to the electrode layer 203, and an insulating member 205 surrounding the outside of the terminal 204. A first buffer layer 206a and a base portion 202 disposed on at least a portion of the terminal portion including the terminal portion and the interface between the body portion 201 and the insulating member 205 and the boundary portion between the base portion 202 and the insulating member 205. ) And a second buffer layer 206b formed in a region including an interface between the insulating member 205 and the insulating member 205.
바디부(201)는 알루미늄 등의 도전성 재질로 이루어지며, 정전 척(200)의 베이스 기재로서의 기능을 한다. 바디부(201)의 중앙부에는 전극부를 구성하는 단자(204)와 절연 부재(205)가 삽입되어 관통할 수 있도록 하는 관통 홀(207)이 형성될 수 있다. The body portion 201 is made of a conductive material such as aluminum, and functions as a base substrate of the electrostatic chuck 200. The through hole 207 may be formed in the center of the body portion 201 so that the terminal 204 constituting the electrode portion and the insulating member 205 can be inserted therethrough.
기저부(202)는 소정의 유전율을 갖는 유전체로서, 대기 플라즈마 용사(APS; Atmospherically Plasma Spray) 코팅 방식에 의해 바디부(201) 상에 형성될 수 있다. 기저부(202)는 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 세라믹의 예로는 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 들 수 있다. 이때, 이들 세라믹을 단독 또는 복합적으로 사용할 수 있다.The base portion 202 is a dielectric having a predetermined dielectric constant, and may be formed on the body portion 201 by an Atmospherically Plasma Spray (APS) coating method. Base 202 may comprise a ceramic. Examples of the ceramics include Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 / Y 2 O 3 , ZrO 2 , AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO 2 , TiO 2 , B x C y , BN, SiO 2 , SiC, YAG, Mullite, AlF 3 and the like. At this time, these ceramics can be used individually or in combination.
기저부(202)는 정전기력을 이용하여 기판을 고정 및 유지시키는 역할을 수행한다. 이를 위해, 기저부(202)에는 정전기력 발생을 위한 전극층(203)이 매설될 수 있다. 기저부(202)의 상면은 기판이 안착될 수 있도록 수평을 이루는 것이 바람직한데, 전극층(203)은 기저부(202)의 상면과 실질적으로 평행하게 형성될 수 있다.The base 202 serves to fix and hold the substrate by using electrostatic force. To this end, an electrode layer 203 for generating electrostatic force may be buried in the base 202. The top surface of the base portion 202 is preferably horizontal to allow the substrate to be seated. The electrode layer 203 may be formed to be substantially parallel to the top surface of the base portion 202.
기저부(202)의 중앙부에는 단자(204)가 삽입되어 전극층(203)과 연결될 수 잇도록 하는 삽입 홈(208)이 형성될 수 있다. 바디부(201)에 형성되어 있는 관통 홀(208) 및 기저부(202)에 형성되어 있는 삽입 홈(208)을 통해 단자(204)가 외부로부터 삽입되어 전극층(203)과 연결될 수 있다. An insertion groove 208 may be formed in the center portion of the base portion 202 so that the terminal 204 may be inserted to be connected to the electrode layer 203. The terminal 204 may be inserted from the outside and connected to the electrode layer 203 through the through hole 208 formed in the body portion 201 and the insertion groove 208 formed in the base portion 202.
전술한 바와 같이, 전극층(203)은 기저부(202)의 내부에 매설되며, 단자(204)로부터 고전압을 인가 받아서 기저부(202)의 상면에 정전기력을 발생시킨다. 이렇게 발생된 정전기력에 의해 기판이 기저부(202)의 상면에 안착되어 고정 및 유지될 수 있는 것이다. As described above, the electrode layer 203 is embedded in the base 202, and receives a high voltage from the terminal 204 to generate an electrostatic force on the top surface of the base 202. The substrate may be seated on the upper surface of the base 202 by the generated electrostatic force and may be fixed and maintained.
전극층(203)은 니켈 등의 도전성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The electrode layer 203 is preferably made of a conductive material such as nickel.
기저부(202) 내에 전극층(203)을 매설하는 방법은 1차로 대기 플라즈마 용사 코팅법을 이용하여 하부 기저층(202a)을 형성한 후 그 위에 대기 플라즈마 용사 코팅법으로 전극층(203)을 형성한 후 그 위에 2차로 대기 플라즈마 용사 코팅법을 이용하여 상부 기저층(202b)을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 필요에 따라서 전극층(23)은 스크린 인쇄법을 사용하여 형성할 수도 있다.The method of embedding the electrode layer 203 in the base portion 202 may be performed by first forming the lower base layer 202a by using the atmospheric plasma spray coating method, and then forming the electrode layer 203 by using the atmospheric plasma spray coating method thereon. It is preferable to form the upper base layer 202b on the secondary by using the atmospheric plasma spray coating method. At this time, the electrode layer 23 may be formed using screen printing as needed.
하부 기저층(202a)의 두께는 400㎛ 내지 600㎛, 전극층(203) 의 두께는 5㎛ 내지 65㎛, 및 상부 기저층(202b)의 두께는 400㎛ 내지 750㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하다. The thickness of the lower base layer 202a is preferably 400 μm to 600 μm, the thickness of the electrode layer 203 is 5 μm to 65 μm, and the thickness of the upper base layer 202 b is adjusted within the range of 400 μm to 750 μm.
단자(204)는 관통 홀(208) 및 삽입 홈(209)을 통해 전극층(203)과 연결되며 외부 전원(미도시)으로부터 고전압을 전극층(203)에 전달하는 역할을 한다. 단자(204)는 텅스텐, 몰리브덴, 티탄 등의 도전성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The terminal 204 is connected to the electrode layer 203 through the through hole 208 and the insertion groove 209 and transmits a high voltage from the external power source (not shown) to the electrode layer 203. The terminal 204 is preferably made of a conductive material such as tungsten, molybdenum, titanium, or the like.
한편, 바디부(201)와 단자(201) 사이에는 절연 부재(205)가 형성된다. 절연 부재(205)는 바디부(201)와 단자(204)를 절연시키는 역할을 수행한다. 절연 부재(205)는 세라믹 소결체로 제조하는 것이 바람직하다. 세라믹 소결체는 기공이 적기 때문에 절연성을 극대화시킬 수 있다는 장점이 있다. Meanwhile, an insulating member 205 is formed between the body portion 201 and the terminal 201. The insulating member 205 insulates the body portion 201 and the terminal 204. The insulating member 205 is preferably made of a ceramic sintered body. Ceramic sintered body has the advantage that can maximize the insulation because there are few pores.
이때, 절연 부재(205)의 두께는 대략 2,000㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연 부재(205)의 표면 조도는 표면 저항을 낮게 함으로써 아킹 발생을 줄이기 위하여 0.1 내지 2㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하나, 1㎛ 이하의 범위로 조절되는 것이 더 바람직하다.At this time, it is preferable that the thickness of the insulating member 205 is set to approximately 2,000 m. In addition, the surface roughness of the insulating member 205 is preferably adjusted within the range of 0.1 to 2㎛ in order to reduce the occurrence of arcing by lowering the surface resistance, it is more preferably adjusted to the range of 1㎛ or less.
본 발명에서는 정전 척(200)에 바디부(201)와 절연 부재(205)의 경계면 중 적어도 일부 영역과 기저부(202)와 절연 부재(205)의 경계면에 제1 버퍼층(206a)을 형성하는 것을 특징적 구성으로 한다. 제1 버퍼층(206a)은 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 세라믹의 예로는 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 들 수 있다. 이때, 이들 세라믹을 단독 또는 복합적으로 사용할 수 있다. 제1 버퍼층(206a)은 대기 플라즈마 용사(APS; Atmospherically Plasma Spray) 코팅법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, the first buffer layer 206a may be formed in the electrostatic chuck 200 at the boundary between the body portion 201 and the insulating member 205 and at the boundary between the base portion 202 and the insulating member 205. It is a characteristic configuration. The first buffer layer 206a may include a ceramic. Examples of the ceramics include Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 / Y 2 O 3 , ZrO 2 , AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO 2 , TiO 2 , B x C y , BN, SiO 2 , SiC, YAG, Mullite, AlF 3 and the like. At this time, these ceramics can be used individually or in combination. The first buffer layer 206a may be formed using an Atmospherically Plasma Spray (APS) coating method.
제1 버퍼층(206a)의 두께는 100㎛ 내지 250㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하나, 150㎛ 내지 200㎛ 범위 내인 것이 더 바람직하다. 제1 버퍼층(206a)의 두께가 상기 두께 범위 보다 두꺼운 경우에는 제1 버퍼층(206a) 내부에서 기공 등이 생성되어 크랙이 발생할 우려가 있고, 상기 두께 범위 보다 얇은 경우에는 제1 버퍼층(206a)의 역할을 수행하지 못할 우려가 있다. The thickness of the first buffer layer 206a is preferably adjusted within the range of 100 μm to 250 μm, but more preferably within the range of 150 μm to 200 μm. If the thickness of the first buffer layer 206a is thicker than the thickness range, pores may be generated inside the first buffer layer 206a, and cracks may occur. If the thickness of the first buffer layer 206a is thinner than the thickness range, the first buffer layer 206a may be formed. There is a risk of not playing a role.
또한, 제1 버퍼층(206a)의 표면 조도는 표면 저항을 낮게 함으로써 아킹 발생을 줄이기 위하여 0.1㎛ 내지 2㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하나, 1㎛ 이하의 범위로 조절되는 것이 더 바람직하다.In addition, the surface roughness of the first buffer layer 206a is preferably adjusted within the range of 0.1 μm to 2 μm to reduce the occurrence of arcing by lowering the surface resistance, but more preferably adjusted to the range of 1 μm or less.
제1 버퍼층(206a)은 증착 과정 또는 식각 과정 중에 챔버 내부에서 발생하는 플라즈마에 의한 정전 척(200)의 온도 상승에 따라 생성되는 열 응력을 흡수하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 종래에는 플라즈마 온도 때문에 정전 척(100)의 온도 상승에 따른 열의 전도에 의해 알루미늄 바디(101)가 팽창함으로써 열 응력이 생성되었다. 그러나, 본 발명에서는 정전 척(200)이 열을 받아 바디부(201)가 팽창하게 될 때 생성되는 열응력이 절연 부재(205)에 직접적으로 전달되지 않고 제1 버퍼층(206a)에 의해 흡수되게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 제1 버퍼층(206a)이 열응력이 최대인 지점(도 1의 A 부분 참조)에서 해당 열응력을 흡수해 주기 때문에, 열응력에 의하여 바디부(201)와 절연 부재(205)간의 경계면의 단부에서 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 그 결과 정전 척(200)의 수명이 연장될 수 있다.The first buffer layer 206a absorbs the thermal stress generated by the temperature rise of the electrostatic chuck 200 due to the plasma generated inside the chamber during the deposition process or the etching process. As described above, conventionally, thermal stress is generated by the expansion of the aluminum body 101 by the conduction of heat due to the temperature rise of the electrostatic chuck 100 due to the plasma temperature. However, in the present invention, the thermal stress generated when the electrostatic chuck 200 receives the heat to expand the body 201 is absorbed by the first buffer layer 206a without being directly transmitted to the insulating member 205. do. As described above, in the present invention, since the first buffer layer 206a absorbs the thermal stress at the point where the thermal stress is maximum (refer to part A of FIG. 1), the body portion 201 and the insulating member ( The occurrence of cracks at the end of the interface between the 205 can be suppressed, as a result of which the life of the electrostatic chuck 200 can be extended.
또한, 본 발명에서는 정전 척(200)에 기저부(202)와 절연 부재(205)의 경계면을 포함하는 영역에 제2 버퍼층(206b)을 형성하는 것을 특징적 구성으로 한다. 제2 버퍼층(206b)이 형성되는 영역은 기저부(202)와 절연 부재(205)의 경계면과 바디부(201)와 기저부(202)의 경계면 중 일부 영역을 포함할 수 있다. 제2 버퍼층(206b)의 상면은 기저부(202) 내부에 매설되어 있는 전극층(203)과 소정 거리 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 제2 버퍼층(206b)은 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 세라믹의 예로는 Al2O3, Y2O3, Al2O3/Y2O3, ZrO2, AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO2, TiO2, BxCy, BN, SiO2, SiC, YAG, Mullite, AlF3 등을 들 수 있다. 이때, 이들 세라믹을 단독 또는 복합적으로 사용할 수 있다. 제2 버퍼층(206b)은 대기 플라즈마 용사(APS Atmospherically Plasma Spray) 코팅법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, the second buffer layer 206b is formed in the region including the interface between the base portion 202 and the insulating member 205 in the electrostatic chuck 200. The region where the second buffer layer 206b is formed may include a portion of an interface between the base portion 202 and the insulating member 205 and an interface between the body portion 201 and the base portion 202. The upper surface of the second buffer layer 206b may be formed to be spaced apart from the electrode layer 203 embedded in the base 202 by a predetermined distance. The second buffer layer 206b may include a ceramic. Examples of the ceramics include Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 / Y 2 O 3 , ZrO 2 , AlC, TiN, AlN, TiC, MgO, CaO, CeO 2 , TiO 2 , B x C y , BN, SiO 2 , SiC, YAG, Mullite, AlF 3 and the like. At this time, these ceramics can be used individually or in combination. The second buffer layer 206b is preferably formed using an APS Atmospherically Plasma Spray coating method.
제2 버퍼층(206b)의 두께는 100㎛ 내지 250㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하나, 150㎛ 내지 200㎛ 범위 내인 것이 더 바람직하다. 제2 버퍼층(206b)의 두께가 상기 두께 범위 보다 두꺼운 경우에는 제2 버퍼층(206b) 내부에서 기공 등이 생성되어 크랙이 발생할 우려가 있고, 상기 두께 범위 보다 얇은 경우에는 제2 버퍼층(206b)의 역할을 수행하지 못할 우려가 있다.The thickness of the second buffer layer 206b is preferably controlled within the range of 100 μm to 250 μm, but more preferably within the range of 150 μm to 200 μm. If the thickness of the second buffer layer 206b is thicker than the thickness range, pores may be generated in the second buffer layer 206b to cause cracks, and if the thickness of the second buffer layer 206b is thinner than the thickness range of the second buffer layer 206b, There is a risk of not playing a role.
또한, 제2 버퍼층(206b)의 표면 조도는 표면 저항을 낮게 함으로써 아킹 발생을 줄이기 위하여 3㎛ 내지 7㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하나, 4㎛ 내지 6㎛ 범위 내에서 조절되는 것이 더 바람직하다. 제2 버퍼층(206b)의 표면 조도가 상기 표면 조도 범위를 초과하는 제2 버퍼층(206b)의 강도가 떨어지고 심지어는 제2 버퍼층(206b) 자체가 떨어져 버릴 우려가 있고, 상기 표면 조도 범위에 미치지 못하는 경우에는 제2 버퍼층(206b)의 표면이 너무 매끄러워 향후 제2 버퍼층(206b) 상에 형성되는 하부 기저부층(202a)이 잘 부착되지 못 할 우려가 있다.In addition, the surface roughness of the second buffer layer 206b is preferably adjusted within the range of 3 μm to 7 μm in order to reduce the occurrence of arcing by lowering the surface resistance, but more preferably adjusted within the range of 4 μm to 6 μm. . If the surface roughness of the second buffer layer 206b exceeds the surface roughness range, the strength of the second buffer layer 206b may drop, and the second buffer layer 206b itself may fall off, and the surface roughness may not reach the surface roughness range. In this case, the surface of the second buffer layer 206b is so smooth that there is a possibility that the lower base layer 202a formed on the second buffer layer 206b may not adhere well in the future.
제2 버퍼층(206b)은 제1 버퍼층(206a)이 형성되어 있음에도 불구하고 발생한 크랙의 전파를 억제하는 역할을 수행한다. 즉, 제1 버퍼층(206a)이 열응력을 완전하게 흡수하지 못하는 경우 바디부(201)와 절연 부재(205)간의 경계면의 단부에서 크랙이 발생할 수 있는데 이 크랙은 상대적으로 취성(brittleness)이 큰 기저부(202) 쪽으로 전파되어 결국은 기저부(202)에 손상을 입힐 수 있는바, 이때 제1 버퍼층(206a)의 상부에 위치한 제2 버퍼층(206b)은 기저부(202) 쪽으로의 크랙의 전파를 억제할 수 있으며, 그 결과 정전 척(200)의 수명이 연장될 수 있다.The second buffer layer 206b plays a role of suppressing propagation of cracks generated even though the first buffer layer 206a is formed. That is, when the first buffer layer 206a does not completely absorb thermal stress, cracks may occur at the end of the interface between the body portion 201 and the insulating member 205, which is relatively brittle. It may propagate toward the base 202 and eventually damage the base 202, where the second buffer layer 206b located above the first buffer layer 206a suppresses the propagation of cracks toward the base 202. As a result, the lifespan of the electrostatic chuck 200 can be extended.
이와 같이, 본 발명에서는 제1 버퍼층(206a) 및 제2 버퍼층(206b)이 열응력이 최대로 발생하는 지점인 바디부(201)과 절연 부재(205)의 접촉부 주위에 형성되어 발생하는 열응력을 2 단계에 걸쳐 흡수함으로써, 크랙 발생으로 인한 정전 척(200)의 수명 단축을 방지할 수 있다. As described above, in the present invention, the thermal stress generated by forming the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b around the contact portion of the body portion 201 and the insulating member 205, which is the point where the thermal stress is maximized. By absorbing in two steps, it is possible to prevent the shortening of the life of the electrostatic chuck 200 due to crack generation.
한편, 본 발명에서, 제1 버퍼층(206a)과 제2 버퍼층(206b)이 상술한 바와 같은 열 응력을 흡수하여 크랙 발생 및 전파를 억제하는 역할을 최대한 효과적으로 수행할 수 있도록 하기 위하여, 제1 버퍼층(206a)과 제2 버퍼층(206b)을 이루는 세라믹의 기공률은 기저부(202), 즉 하부 기저부층(202a) 또는 상부 기저부층(202b)의 기공률과 같거나 그 이상인 것이 좋다. 예를 들어, 제1 버퍼층(206a)과 제2 버퍼층(206b)을 이루는 세라믹의 기공률은 2% 내지 10% 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하며, 2% 내지 7% 범위 내인 것이 더 바람직하다. 제1 버퍼층(206a) 및 제2 버퍼층(206b)의 기공률이 상기 기공률 범위를 초과하는 경우에는 제1 버퍼층(206a) 및 제2 버퍼층(206b) 내부에 기공이 증가하여 제1 버퍼층(206a) 및 제2 버퍼층(206b)의 강도가 떨어지고 심지어는 제1 버퍼층(206a) 및 제2 버퍼층(206b) 자체가 떨어져 버릴 우려가 있고, 상기 기공률 범위에 미치지 못하는 경우에는 제1 버퍼층(206a) 및 제2 버퍼층(206b)에 크랙이 발생할 우려가 있다.Meanwhile, in the present invention, the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b absorb the thermal stress as described above so as to effectively perform the role of suppressing crack generation and propagation. The porosity of the ceramic constituting the 206a and the second buffer layer 206b is equal to or higher than the porosity of the base portion 202, that is, the lower base layer 202a or the upper base layer 202b. For example, the porosity of the ceramic constituting the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b is preferably controlled in the range of 2% to 10%, more preferably in the range of 2% to 7%. When the porosity of the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b exceeds the porosity range, pores increase in the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b, and thus the first buffer layer 206a and If the strength of the second buffer layer 206b is lowered and even the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b itself fall off, and fall within the porosity range, the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b may fall. There is a risk of cracking in the buffer layer 206b.
또한, 본 발명에서, 제1 버퍼층(206a)과 제2 버퍼층(206b)의 에지부는 날카롭지(sharp) 않은 라운드 형상 또는 모서리를 깎아 낸(chamfer) 형상을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 제1 버퍼층(206a)과 제2 버퍼층(206b)의 에지부가 날카로운 형상을 가지게 되면 그 날카로운 부분에서 응력이 집중되어 크랙이 발생될 확률을 증가시킬 우려가 있기 때문이다.Further, in the present invention, it is preferable that the edge portions of the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b have a round shape that is not sharp or a chamfered shape. This is because when the edge portions of the first buffer layer 206a and the second buffer layer 206b have sharp shapes, stress may be concentrated at the sharp portions, thereby increasing the probability of cracking.
한편, 도 2를 참조하면, 바디부(201)의 경사면으로 인하여 바디부(201)의 경사면 상의 A 영역의 하부 기저층(202a)의 밀도가 상기 경사면을 제외한 바디부(201) 상의 B 영역의 하부 기저층(202a)의 밀도보다 상대적으로 낮을 수 있다. 그러나, 상기 A 영역의 두께가 상기 B 영역의 두께보다 두껍기 때문에 상기 A 영역의 하부 기저층(202a)에 포함된 기공을 통한 전류 누설을 감소시킬 수 있다. 따라서, 바디부(201)와 전극층(203) 사이의 아킹(arcing) 발생을 줄일 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 2, due to the inclined surface of the body portion 201, the density of the lower base layer 202a of the A region on the inclined surface of the body portion 201 is lower than that of the B region on the body portion 201 excluding the inclined surface. It may be relatively lower than the density of the base layer 202a. However, since the thickness of the region A is greater than the thickness of the region B, current leakage through the pores included in the lower base layer 202a of the region A may be reduced. Therefore, the occurrence of arcing between the body portion 201 and the electrode layer 203 can be reduced.
또한, 상기 A 영역의 하부 기저층(202a)의 밀도가 상대적으로 낮더라도 상기 A 영역의 하부 기저층(202a)이 상대적으로 두꺼우므로, 바디부(201)와 절연 부재(205)의 경계면 부위의 하부 기저층(202a)에 크랙 발생이 방지될 수 있다. 따라서, 상기 크랙을 통한 바디부(201)와 전극층(203) 사이의 아킹(arcing) 발생을 줄일 수 있다.In addition, since the lower base layer 202a of the region A is relatively thick even if the density of the lower base layer 202a of the region A is relatively low, the lower base layer of the interface portion between the body portion 201 and the insulating member 205. Crack generation in 202a can be prevented. Therefore, the occurrence of arcing between the body 201 and the electrode layer 203 through the crack can be reduced.
또한, 바디부(201)와 하부 기저층(202a) 사이에는 접착층(미도시)이 더 구비될 수 있다. 상기 접착층은 바디부(201)와 하부 기저층(202a)을 접착한다. 상기 접착층은 바디부(201)의 열팽창율과 하부 기저층(202a)의 열팽창율 사이의 열팽창율을 가지며, 서로 다른 열팽창율을 갖는 바디부(201)와 하부 기저층(202a) 사이를 완충한다. 상기 접착층은 금속 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속 합금의 예로는 니켈-알루미늄 합금을 들 수 있다.In addition, an adhesive layer (not shown) may be further provided between the body portion 201 and the lower base layer 202a. The adhesive layer bonds the body portion 201 and the lower base layer 202a. The adhesive layer has a thermal expansion rate between the thermal expansion rate of the body portion 201 and the thermal expansion rate of the lower base layer 202a, and buffers between the body portion 201 and the lower base layer 202a having different thermal expansion rates. The adhesive layer may include a metal alloy. Examples of the metal alloys include nickel-aluminum alloys.
또한, 도 2를 참조하면, 하부 기저층(202a)이 바디부(201), 단자(204) 및 절연 부재(205)를 덮을 때 하부 기저층(202a)의 상부면은 단자(204)의 상부면보다 높게 하는 것이 바람직하다. 이는 단자(204) 상방에 위치하는 C 영역의 상부 기저층(202b)의 두께가 나머지 D 영역의 상부 기저층(202b)의 두께보다 두껍게 되어서, 단자(204)를 통하여 높은 전압의 전원이 전극층(203)으로 인가되더라도 전극층(203)과 상부 기저층(202b) 상에 안착되어 지지되는 기판 사이의 방전 현상을 방지하기 위함이다.2, when the lower base layer 202a covers the body 201, the terminal 204, and the insulating member 205, the upper surface of the lower base layer 202a is higher than the upper surface of the terminal 204. It is desirable to. This causes the thickness of the upper base layer 202b in the C region located above the terminal 204 to be thicker than the thickness of the upper base layer 202b in the remaining D region, so that a high voltage power supply is applied to the electrode layer 203 through the terminal 204. This is to prevent the discharge phenomenon between the electrode layer 203 and the substrate which is supported on the upper base layer 202b even if it is applied to.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 정전 척의 제조방법을 간단하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electrostatic chuck according to the present invention will be described briefly with reference to FIG. 2.
먼저, 바디부(201)에 전극부를 삽입한다. 전극부는 단자(204), 절연 부재(205) 및 제1 버퍼층(206a)으로 구성된다. 단자(204)는 향후 정전 척(200) 사용시에 전원을 인가하는 외부 전원과 연결된다. 절연 부재(205)는 바디부(201)와 단자(204) 사이를 절연시킬 수 있도록 단자(204)를 둘러싸고 있다. 제1 버퍼층(206a)은 정전 척(200) 내에서 열응력에 의한 크랙 발생을 억제할 수 있도록 절연 부재(205) 상의 일정 영역에 형성된다. First, the electrode part is inserted into the body part 201. The electrode portion is composed of a terminal 204, an insulating member 205, and a first buffer layer 206a. The terminal 204 is connected to an external power source for applying power when the electrostatic chuck 200 is used in the future. The insulating member 205 surrounds the terminal 204 so as to insulate between the body portion 201 and the terminal 204. The first buffer layer 206a is formed in a predetermined region on the insulating member 205 to suppress crack generation due to thermal stress in the electrostatic chuck 200.
전극부는 단자(204)와 절연 부재(205)를 각각 가공하여 제조한 후에 절연 부재(205)에 단자(204)를 삽입하여 고정시킨 후 절연 부재(205) 상의 일정 영역에 제1 버퍼층(206a)을 형성하여 완성한다. 이때, 절연 부재(205) 상의 제1 버퍼층(206a)이 형성되는 영역은 제1 버퍼층(206a)의 두께만큼 절연 부재(205)를 가공하여 깎아 낸 후에 제1 버퍼층(206a)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 단자(204)와 절연 부재(205)의 에지부는 라운드 형상을 갖도록 가공되는 것이 바람직하다. 또한, 표면 조도를 낮추기 위하여 제1 버퍼층(206a)은 형성한 후에 그 표면을 연마하는 것이 바람직하다.The electrode part is manufactured by manufacturing the terminal 204 and the insulating member 205, respectively, and then inserting and fixing the terminal 204 to the insulating member 205 and then fixing the first buffer layer 206a in a predetermined region on the insulating member 205. Form to complete. In this case, it is preferable to form the first buffer layer 206a after the insulation member 205 is shaved by cutting the insulating member 205 in the region where the first buffer layer 206a is formed on the insulating member 205. Do. In addition, the edges of the terminal 204 and the insulating member 205 are preferably processed to have a round shape. In addition, in order to lower the surface roughness, after forming the first buffer layer 206a, it is preferable to polish the surface.
다음으로, 제2 버퍼층(206b)을 형성한다. 제2 버퍼층(206b)은 정전 척(200) 내에서 열 응력에 의한 크랙 전파를 억제할 수 있도록 바디부(201) 상의 일부 영역 및 제1 버퍼층(206a) 상의 일부 영역에 형성된다. 또한, 표면 조도를 낮추기 위하여 제2 버퍼층(206b) 역시 그 표면을 연마하는 것이 바람직하다.Next, the second buffer layer 206b is formed. The second buffer layer 206b is formed in some regions on the body portion 201 and some regions on the first buffer layer 206a so as to suppress crack propagation due to thermal stress in the electrostatic chuck 200. In addition, it is preferable to polish the surface of the second buffer layer 206b in order to lower the surface roughness.
끝으로, 바디부(201) 및 제2 버퍼층(206b) 상에 전극층(203)이 매설된 기저부(202)를 적층하여 정전 척(200)을 최종 완성한다. 전극층(203)이 매설된 기저부(202)는 하부 기저층(202a), 전극층(203) 및 상부 기저층(202b)을 순차적으로 적층하여 형성한다. Finally, the base 202 in which the electrode layer 203 is embedded is laminated on the body 201 and the second buffer layer 206b to finally complete the electrostatic chuck 200. The base 202 in which the electrode layer 203 is embedded is formed by sequentially stacking the lower base layer 202a, the electrode layer 203, and the upper base layer 202b.
이때, 하부 기저층(202a), 전극층(203) 및 상부 기저층(202b)의 표면 조도를 낮추기 위하여(즉, 각 층의 표면 평탄도를 높이기 위하여) 각 층을 형성한 후에 각 층의 표면을 연마하는 것이 바람직하다.At this time, in order to lower the surface roughness of the lower base layer 202a, the electrode layer 203 and the upper base layer 202b (that is, to increase the surface flatness of each layer), the surface of each layer is polished after being formed. It is preferable.
한편, 바디부(201) 및 제2 버퍼층(206b) 상에 하부 기저층(202a)을 형성할 때 바디부(201)를 관통하여 돌출되어 있는 단자(204)의 상부면이 하부 기저층(202a)에 덮이지 않도록 하부 기저층(202a)을 형성하기 전에 단자(204)의 상부면을 마스킹(masking) 할 필요가 있다. 하지만 반드시 상기 마스킹 방식에 한정되는 것은 아니고 바디부(201) 상에 하부 기저층(202a)을 형성한 후 단자(204)의 상부면이 노출되도록 해당 부위의 하부 기저층(202a)을 제거하는 방식을 사용할 수도 있다.On the other hand, when the lower base layer 202a is formed on the body portion 201 and the second buffer layer 206b, the upper surface of the terminal 204 protruding through the body portion 201 is formed on the lower base layer 202a. It is necessary to mask the upper surface of the terminal 204 before forming the lower base layer 202a so as not to be covered. However, the present invention is not necessarily limited to the above masking method, and after forming the lower base layer 202a on the body portion 201, a method of removing the lower base layer 202a of the corresponding portion so that the upper surface of the terminal 204 is exposed may be used. It may be.
상술한 정전 척의 제조방법에 있어서 정전 척을 구성하는 각 구성요소의 재질 및 형성방법에 대해서는 전술한 바와 동일하다.In the above-described manufacturing method of the electrostatic chuck, the material and the forming method of each component constituting the electrostatic chuck are the same as described above.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명 이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims described below, belong to the scope of the present invention. something to do.